《农学水分代谢》PPT课件

二. 植物体内水分存在的状态
束缚水： 与细胞组分紧密结合而不能 自由流动的水分；
自由水： 未与细胞组分相结合可以自 由流动的水分。
自由水参与各种代谢作用，自由水占总 含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。
束缚水不参与代谢作用，束缚水含量与 植物抗性大小有密切关系。
三. 水分在植物生命活动中的作用
化学势(chemical potential,μ) 每偏
摩尔物质所具有的自由能。用希腊字母μ 表示。可用来描述体系中组分发生化学反 应的本领及转移的潜在能力。如果物质带 电荷或电势不为零时的化学势称为电化学 势（electrochemical potential）。物质总
是从化学势高的地方自发地转移到化学势 低的地方，而化学势相等时，则呈现动态
第一章 植物的水分生理
植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被
称为植物的水分代谢(ຫໍສະໝຸດ ater metabolism)。
§1-1. 水在植物生命活动中的作用GO §1-2. 植物对水分的吸收GO §1-3. 植物的蒸腾作用GO §1-4. 植物体内水分的运输GO §1-5. 合理灌溉的生理基础GO
平衡。
水势(water potential)就是每偏摩尔体积水 的化学势。就是说，水溶液的化学势(μw)与 同温、同压、同一系统中的纯水的化学势 (μw0)之差(△μw)，除以水的偏摩尔体积(Vw—)所 得的商，称为水势。
概念
偏摩尔体积（partial molal volume） 在一定温度、压力和浓度下，1 摩尔某组 分在混合物中所体现出来的体积，称为该 组分在该条件下的偏摩尔体积。偏摩尔体 积的单位是m3·mol-1。
1．水分是细胞质的主要成分 2．水分是代谢作用过程的反应物质 3．水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 4．水分能保持植物的固有姿态 5. 水的某些理化性质也有利于植物的 生命活动
高的比热和气化热，有利于调节植物 体的温度。
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第二节 植物细胞对水分的吸收
植物细胞吸水主要有3种方式： ➢未形成液泡的细胞，靠吸胀作用吸水； ➢液泡形成以后，细胞主要靠渗透性吸水； ➢另外还靠与渗透作用无关的代谢性吸水； ➢在这3种方式中，以渗透性吸水为主。
一种作用力（膨压），引起细胞壁产生一 种限制原生质体膨胀的反作用力。
溶液:ψw = ψ 因为ψp= 0
概念
衬质势(matric potential) ψm 是细胞 胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚 而引起水势降低的值，是负值。
ψm由于亲水的衬质（matrix） （例如淀粉、蛋白 质和纤维素等） 的存在而引起体系水势降低的值称为 衬质势(matrix potential)
1. 水势的概念
图 2-1由渗 透作用引起 的水分运转 a.烧杯中的 纯水和漏斗 内液面相平； b.由于渗透 作用使烧杯 内水面降低 而漏斗内液 面升高
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物质能量
束缚能(bound energy)：是 不能用于做有用功的能量。
自由能(free energy)： 是 在恒温、恒压条件下能够作 功的那部分能量。
这样就把以能量为单位的化学势转化为 以压力为单位的水势。
纯水的水势定为零，
溶液的水势就成负值。 溶液越浓，水势 越低 。
水分移动需要能量。
水分
水势高
水势低
表2-1 几种常见化合物 水溶液的水势范围
溶液 纯水 Hoagland营养液 海水 1mol/L 蔗糖 1mol/L KCl
水势/MPa 0
-0.05 -2.50 -2.69 -4.50
势
概念
渗透势(osmotic potential) ψ
亦称溶质势(solute potential), 是由于 溶质颗粒的存在而降低的水势值。
是负值。
压力势(pressure potential) ψp
概念
压力势是指由于细胞壁压力的存在而 引起的细胞水势增加的值。是正值 。
细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生
➢未 形 成 液 泡 的 细 胞 具 有 一 定 的 衬
质势，干燥种子的ψm可达-100 MPa；
➢已 形干燥成种液子泡的水的势细：胞ψw，=其ψ衬m质 势 只
有-0.01 MPa左右， ψm＞＞0,只占整 个水势的微小部分，通常省略不计。
概念
重力势(the gravitational potential)
2. 细胞的渗透性吸水 (1)渗透作用(osmosis) 水分从水势高的系统通过半透 膜向水势低的系统移动的现象， 就称为渗透作用。
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（2）细胞的水势
细胞吸水情况决定于细胞水势。
典型细胞水势ψw是由4个势组成的：
ψw = ψ +ψp+ ψm+ ψg
水 渗 压衬 重
透 力质 力
势
势 势势
水势单位: 兆帕（MPa) 1Mpa=106 Pa 1bar (巴)=0.1 MPa
=0.987 atm (大气压) 1标准atm=1.013×105 Pa
=1.013 bar
化学势是能量概念，单位为J／mol [J=N（牛顿）·m]，
偏摩尔体积的单位为m3／mol，
两者相除并化简，得N／m2，成为压力 单位帕Pa
ψg重力势是指由于高度的存在而使水 势增加的值。规定海平面上的重力势为0， 则10米高的水其水势为ρgh=0.1MPa,从实 验室角度出发，重力势比较小因而认为 可以忽略。
ψw = ψ +ψp
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植物细胞的质壁分离及其复原 植物细胞是一个渗透系统， 质膜和液泡膜接近于半透膜 质壁分离(plasmolysis)和质壁分离复原 (deplasmolysis)现象就可证明植物细胞是 一个渗透系统。
第一节 植物对水分的需要
一. 植物的含水量 二. 植物体内水分存在的状态 三. 水分在植物生命活动中的作用
一. 植物的含水量
➢不同植物含水量不同
水生植物——鲜重的90％以上 地衣、藓类——仅占6％左右 草本植物——70％～85％ 木本植物——稍低于草本植物。 ➢一种植物，不同环境下有差异 荫蔽、潮湿 > 向阳、干燥环境 ➢同一植株中，不同器官、组织不同 根尖、幼苗和绿叶——60％～90％ 树干——40～50％ 休眠芽——40％ 风干种子为8％～14％ ❖生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。
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